Osciloskop je zariadenie, ktoré demonštruje silu prúdu, napätie, frekvenciu a fázový posun elektrického obvodu. Prístroj zobrazuje pomer času a intenzity elektrického signálu. Všetky hodnoty sú zobrazené pomocou jednoduchého dvojrozmerného grafu.
Obsah
Na čo slúži osciloskop?
Osciloskop používajú elektroniki a rádioamatéri na meranie:
- amplitúda elektrického signálu - pomer napätia a času;
- analyzovať fázový posun;
- pozri skreslenie elektrického signálu;
- na základe výsledkov vypočítajte frekvenciu prúdu.
Napriek tomu, že osciloskop demonštruje charakteristiky analyzovaného signálu, častejšie sa používa na identifikáciu procesov vyskytujúcich sa v elektrickom obvode.Vďaka oscilogramu dostávajú špecialisti nasledujúce informácie:
- tvar periodického signálu;
- hodnota kladnej a zápornej polarity;
- rozsah zmeny signálu v čase;
- trvanie pozitívneho a negatívneho polcyklu.
Väčšinu týchto informácií je možné získať pomocou voltmetra. Potom však budete musieť vykonávať merania s frekvenciou niekoľkých sekúnd. Percento chýb vo výpočte je zároveň veľké. Práca s osciloskopom ušetrí veľa času pri získavaní potrebných údajov.
Princíp činnosti osciloskopu
Osciloskop vykonáva merania pomocou katódovej trubice. Toto je lampa, ktorá sústreďuje analyzovaný prúd do lúča. Dopadá na obrazovku zariadenia a odchyľuje sa v dvoch kolmých smeroch:
- vertikálne - zobrazuje skúmané napätie;
- horizontálne - zobrazuje uplynutý čas.
Za vychyľovanie lúča sú zodpovedné dva páry dosiek katódových trubíc. Tie, ktoré sú umiestnené vertikálne, sú vždy pod napätím. To pomáha rozložiť hodnoty polarity. Pozitívna príťažlivosť sa odchyľuje doprava, negatívna príťažlivosť sa odchyľuje doľava. Čiara na obrazovke prístroja sa teda pohybuje zľava doprava konštantnou rýchlosťou.
Na vodorovné platne pôsobí aj elektrický prúd, ktorý vychyľuje indikátor napätia lúča. Kladný náboj je hore, záporný náboj je dole. Takže na displeji zariadenia sa objaví lineárny dvojrozmerný graf, ktorý sa nazýva oscilogram.
Vzdialenosť, ktorú lúč prejde od ľavého k pravému okraju obrazovky, sa nazýva zametanie. Vodorovná čiara je zodpovedná za čas merania.Okrem štandardného 2D čiarového grafu sú k dispozícii aj kruhové a špirálové zametanie. Ich používanie však nie je také pohodlné ako klasické oscilogramy.
Klasifikácia a typy
Existujú dva hlavné typy osciloskopov:
- analógové - zariadenia na meranie priemerných signálov;
- digitálny - zariadenia konvertujú prijatú nameranú hodnotu do "digitálneho" formátu pre ďalší prenos informácií.
Podľa princípu činnosti existuje nasledujúca klasifikácia:
- Univerzálne modely.
- Špeciálne vybavenie.
najpopulárnejší sú univerzálne zariadenia. Tieto osciloskopy sa používajú na analýzu rôznych typov signálov:
- harmonický;
- jednotlivé impulzy;
- impulzné balíčky.
Univerzálne zariadenia sú určené pre rôzne elektrické zariadenia. Umožňujú merať signály v rozsahu niekoľkých nanosekúnd. Chyba merania je 6-8%.
Univerzálne osciloskopy sú rozdelené do dvoch hlavných typov:
- monoblok - majú spoločnú špecializáciu merania;
- s vymeniteľnými blokmi - prispôsobiť sa konkrétnej situácii a typu zariadenia.
Pre určitý typ elektrických zariadení sú vyvinuté špeciálne zariadenia. Existujú teda osciloskopy pre rádiový signál, televízne vysielanie či digitálnu techniku.
Univerzálne a špeciálne zariadenia sa delia na:
- vysokorýchlostné - používané vo vysokorýchlostných zariadeniach;
- pamäť - zariadenia, ktoré ukladajú a reprodukujú predtým vyrobené indikátory.
Pri výbere zariadenia by ste si mali dôkladne preštudovať klasifikácie a typy, aby ste si kúpili zariadenie pre konkrétnu situáciu.
Zariadenie a hlavné technické parametre
Každé zariadenie má niekoľko nasledujúcich technických charakteristík:
- Koeficient možnej chyby pri meraní napätia (pre väčšinu zariadení táto hodnota nepresahuje 3%).
- Hodnota základnej línie zariadenia – čím väčšia je táto charakteristika, tým dlhší je časový úsek pozorovania.
- Synchronizačná charakteristika, obsahujúca: frekvenčný rozsah, maximálne úrovne a nestabilitu systému.
- Parametre vertikálnej odchýlky signálu so vstupnou kapacitou zariadenia.
- Hodnoty krokovej odozvy zobrazujúce čas nábehu a prekmit.
Okrem základných hodnôt uvedených vyššie majú osciloskopy ďalšie parametre vo forme amplitúdovo-frekvenčnej charakteristiky, ktorá demonštruje závislosť amplitúdy od frekvencie signálu.
Digitálne osciloskopy majú tiež veľa vnútornej pamäte. Tento parameter je zodpovedný za množstvo informácií, ktoré môže zariadenie zaznamenať.
Ako sa vykonávajú merania
Obrazovka osciloskopu je rozdelená na malé bunky nazývané divízie. V závislosti od zariadenia sa každý štvorec bude rovnať určitej hodnote. Najpopulárnejšie označenie: jedna divízia - 5 jednotiek. Na niektorých zariadeniach je tiež gombík na ovládanie mierky grafu, takže je pre používateľov pohodlnejšie a presnejšie vykonávať merania.
Pred začatím akéhokoľvek merania musíte osciloskop pripojiť k elektrickému obvodu. Sonda je pripojená ku ktorémukoľvek z voľných kanálov (ak má zariadenie viac ako 1 kanál) alebo do generátora impulzov, ak je v zariadení k dispozícii. Po pripojení sa na displeji jednotky objavia rôzne signály.
Ak je signál prijímaný zariadením prerušovaný, problém spočíva v pripojení sondy. Niektoré z nich sú vybavené miniatúrnymi skrutkami, ktoré je potrebné dotiahnuť. Aj v digitálnych osciloskopoch rieši automatická polohovacia fikcia problém prerušovaného signálu.
Meranie prúdu
Pri meraní prúdu digitálnym osciloskopom by ste mali zistiť aký typ prúdu je potrebné dodržiavať. Osciloskopy majú dva režimy činnosti:
- Jednosmerný prúd ("DC") pre jednosmerný prúd;
- Striedavý prúd ("AC") pre premennú.
Jednosmerný prúd sa meria so zapnutým režimom "Direct Current". Sondy zariadenia by mali byť pripojené k napájaniu v priamom súlade s pólmi. Čierny krokodíl sa zaradí do mínusu, červený krokodíl do plusu.
Na obrazovke zariadenia sa zobrazí rovná čiara. Hodnota zvislej osi bude zodpovedať parametru konštantného napätia. Prúdovú silu je možné vypočítať podľa Ohmovho zákona (napätie delené odporom).
Striedavý prúd je sínusoida, pretože napätie je tiež premenlivé. Preto je možné jeho hodnotu merať len v určitom časovom období. Parameter sa tiež vypočíta pomocou Ohmovho zákona.
Meranie napätia
Na meranie napätia signálu potrebujete vertikálnu súradnicovú os lineárneho dvojrozmerného grafu. Z tohto dôvodu sa všetka pozornosť bude venovať výške tvaru vlny. Preto pred začatím pozorovania by ste mali obrazovku pohodlnejšie nastaviť na meranie.
Potom prenesieme zariadenie do režimu DC. Sondy priložíme k obvodu a pozorujeme výsledok. Na displeji prístroja sa objaví priamka, ktorej hodnota bude zodpovedať napätiu elektrického signálu.
Meranie frekvencie
Predtým, ako pochopíte, ako merať frekvenciu elektrického signálu, mali by ste vedieť, čo je perióda, pretože tieto dva pojmy sú vzájomne prepojené. Jedna perióda je najmenší časový úsek, po ktorom sa amplitúda začne opakovať.
Na osciloskope je jednoduchšie vidieť periódu pomocou horizontálnej časovej osi. Je len potrebné si všimnúť, po akom časovom období začne čiarový graf opakovať svoj vzor. Je lepšie považovať začiatok obdobia za body dotyku s horizontálnou osou a koniec opakovania tej istej súradnice.
Pre pohodlnejšie meranie periódy signálu sa rýchlosť rozmietania zníži. V tomto prípade nie je chyba merania taká vysoká.
Frekvencia je hodnota nepriamo úmerná analyzovanému obdobiu. To znamená, že na meranie hodnoty musíte vydeliť jednu sekundu času počtom období vyskytujúcich sa počas tohto obdobia. Výsledná frekvencia sa meria v Hertzoch, štandardom pre Rusko je 50 Hz.
Meranie fázového posunu
Uvažuje sa fázový posun - relatívna poloha dvoch oscilačných procesov v čase. Parameter sa meria v zlomkoch periódy signálu, takže bez ohľadu na povahu periódy a frekvencie majú rovnaké fázové posuny spoločnú hodnotu.
Prvá vec, ktorú treba pred meraním urobiť, je zistiť, ktorý zo signálov zaostáva za druhým a následne určiť znamienkovú hodnotu parametra. Ak prúd vedie, potom je parameter posunu uhla záporný. V prípade, že je napätie vpredu, znamienko hodnoty je kladné.
Na výpočet stupňa fázového posunu by ste mali:
- Vynásobte 360 stupňov počtom buniek mriežky medzi začiatkom období.
- Výsledok vydeľte počtom dielikov obsadených jednou periódou signálu.
- Vyberte kladné alebo záporné znamienko.
Je nepohodlné merať fázový posun v analógovom osciloskope, pretože grafy zobrazené na obrazovkách majú rovnakú farbu a stupnicu. Na pozorovania tohto druhu sa používajú buď digitálne zariadenia, alebo dvojkanálové zariadenia na umiestnenie rôznych amplitúd na samostatný kanál.
Podobné články:
